Коэффициент теплопередачи стеклопакета

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность

Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Что такое теплопроводность окна и от чего она зависит?

Если максимально упростить, то теплопроводность окон ПВХ – способность профильной конструкции с закрытыми створками удержать внутри помещения определенное количество энергии. Однако такого определения недостаточно, что понять суть процесса. Ведь через те же стеклопакеты утечка тепла происходит разными способами:

• 30% потерь энергии происходит за счет конвекции внутри стеклопакетов и воздушных камер и теплопередачи через твердые компоненты оконных или дверных блоков;
• 70% тепла уходит за пределы помещения вместе и инфракрасными волнами.

Этот простой анализ позволяет понять, как можно существенно уменьшить утечку энергии

Поскольку инфракрасные волны проходят через стекла, именно этим зонам оконных и дверных блоков требуется уделить двойное внимание. Ведь стеклопакеты занимают самую большую площадь в оконных проемах и через них уходит максимальное количество тепла

Статистика показывает, что значительно повысить энергоэффективность профильных конструкций можно в том случае, если получится задержать инфракрасные волны. При этом нельзя оставлять без внимания ПВХ-системы, так как коэффициент сопротивления теплопередаче стеклопакетов в определенной мере зависит от их особенностей. Например, форма сечения профилей влияет на глубину посадки и максимальную толщину стеклопакетов. От упомянутых размеров зависит суммарная энергоэффективность окон. Кроме этого, хорошие профили замедляют процесс теплообмена по периметру световых проемов и распространение холода от остывших стен. Эти процессы взаимосвязаны и становятся причиной снижения температуры во внутренних помещениях.

Последний фактор, который оказывает влияние на уровень теплопроводность окон – герметичность. Однако этот параметр достаточно сложно рассчитать математически. Поэтому заказчику окон достаточно знать, что для обеспечения герметичности требуются качественная фурнитура и армирование профиля

Также нужно уделить внимание качеству установки. Если монтаж выполнен не по правилам, возможна разгерметизация конструкции по периметру рам

Подробнее о требованиях к установке читайте на ОкнаТрейд.

Как вычислить общую теплопроводность окна

Определить точное сопротивление теплопередаче окон достаточно просто. Для этого потребуется использовать теплотехническую информацию о профилях и стеклопакетах. Причем нельзя ориентироваться только на один из коэффициентов. Чтобы получить достоверные данные, требуется учесть теплопроводность створок, рам и стеклопакетов. При вычислениях потребуется применить:

1. R sp – коэффициент стеклопакета.
2. R p – коэффициент оконного переплета.
3. β – отношение площади светопрозрачной части конструкции к общей площади окна.

Теплопроводность окна с учетом этих данных вычисляется по формуле:

R= R sp×R p/((1- β)×Rsp + β×R p)

У разных профилей и стеклопакетов коэффициенты отличаются. Не существует среднего значения. Ведь в таком случае все окна имели бы одинаковую способность удерживать тепло. Точные значения коэффициентов приведены в этой статье в разделах о ПВХ-системах и стеклопакетах. Чтобы вычислить площадь переплета, нужно умножить длину составных элементов створок и рам на ширину профилей, а затем суммировать полученные значения. Площадь остекления равна площади световых проемов.

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие.

Расчет коэффициента теплопроводности

К или коэффициент теплопроводности выражается количеством тепла в Вт, проходящим через 1 м2 ограждающей конструкции с разницей температур в обеих средах 1 градус по шкале Кельвина. А измеряется он в Вт/м2.

Теплопроводность стеклопакета показывает, насколько эффективными изоляционными свойствами он обладает. Маленькое значение k означает небольшую теплопередачу и, соответственно, незначительную потерю тепла через конструкцию. В то же самое время теплоизоляционные свойства такого стеклопакета являются достаточно высокими.

Однако упрощенный пересчет k в величину Ro (k=1/Ro) не может считаться правильным. Это связано с разницей применяемых методик измерения в РФ и других государствах. Производитель представляет потребителям показатель теплопроводности только в том случае, если продукция прошла обязательную сертификацию.

Самая высокая теплопроводность у металлов, а самая низкая у воздуха. Из этого следует, что у изделия, имеющего много воздушных камер, низкая теплопроводность. Поэтому оно оптимально для пользователей, использующих строительные конструкции.

Расчет толщины для наружных стен жилого дома

Методический материал для самостоятельного расчета толщины стен дома с примерами и теоретической частью.

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал.

Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С.

Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м2·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ — удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину Rобщ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Материал стены	Сопротивление теплопередаче (м2·°С/Вт) / область применения (°С·сут)
конструкционный	теплоизоляционный	Двухслойные с наружной теплоизоляцией	Трехслойные с изоляцией в середине	С невентили- руемой атмосферной прослойкой	С вентилируемой атмосферной прослойкой
Кирпичная кладка	Пенополистирол	5,2/10850	4,3/8300	4,5/8850	4,15/7850
Минеральная вата	4,7/9430	3,9/7150	4,1/7700	3,75/6700
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)	Пенополистирол	5,2/10850	4,0/7300	4,2/8000	3,85/7000
Минеральная вата	4,7/9430	3,6/6300	3,8/6850	3,45/5850
Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой	Ячеистый бетон	2,4/2850	—	2,6/3430	2,25/2430
Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) — предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е.

толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера.

В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Материал	Коэфф. тепл. Вт/(м2*К)
Алебастровые плиты	0,470
Алюминий	230,0
Асбест (шифер)	0,350
Асбест волокнистый	0,150
Асбестоцемент	1,760
Асбоцементные плиты	0,350
Асфальт	0,720
Асфальт в полах	0,800
Бакелит	0,230
Бетон на каменном щебне	1,300
Бетон на песке	0,700
Бетон пористый	1,400
Бетон сплошной	1,750
Бетон термоизоляционный	0,180
Битум	0,470
Бумага	0,140
Вата минеральная легкая	0,045
Вата минеральная тяжелая	0,055
Вата хлопковая	0,055
Вермикулитовые листы	0,100
Войлок шерстяной	0,045
Гипс строительный	0,350
Глинозем	2,330
Гравий (наполнитель)	0,930
Гранит, базальт	3,500
Грунт 10% воды	1,750
Грунт 20% воды	2,100
Грунт песчаный	1,160
Грунт сухой	0,400
Грунт утрамбованный	1,050
Гудрон	0,300
Древесина — доски	0,150
Древесина — фанера	0,150
Древесина твердых пород	0,200
Древесно-стружечная плита ДСП	0,200
Дюралюминий	160,0
Железобетон	1,700
Зола древесная	0,150
Известняк	1,700
Известь-песок раствор	0,870
Ипорка (вспененная смола)	0,038
Камень	1,400
Картон строительный многослойный	0,130
Каучук вспененный	0,030
Каучук натуральный	0,042
Каучук фторированный	0,055
Керамзитобетон	0,200
Кирпич кремнеземный	0,150
Кирпич пустотелый	0,440
Кирпич силикатный	0,810
Кирпич сплошной	0,670
Кирпич шлаковый	0,580
Кремнезистые плиты	0,070
Латунь	110,0
Лед 0°С	2,210
Лед -20°С	2,440
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности)	0,150
Медь	380,0
Мипора	0,085
Опилки — засыпка	0,095
Опилки древесные сухие	0,065
ПВХ	0,190
Пенобетон	0,300
Пенопласт ПС-1	0,037
Пенопласт ПС-4	0,040
Пенопласт ПХВ-1	0,050
Пенопласт резопен ФРП	0,045
Пенополистирол ПС-Б	0,040
Пенополистирол ПС-БС	0,040
Пенополиуретановые листы	0,035
Пенополиуретановые панели	0,025
Пеностекло легкое	0,060
Пеностекло тяжелое	0,080
Пергамин	0,170
Перлит	0,050
Перлито-цементные плиты	0,080
Песок 0% влажности	0,330
Песок 10% влажности	0,970
Песок 20% влажности	1,330
Песчаник обожженный	1,500
Плитка облицовочная	1,050
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2	0,036
Полистирол	0,082
Поролон	0,040
Портландцемент раствор	0,470
Пробковая плита	0,043
Пробковые листы легкие	0,035
Пробковые листы тяжелые	0,050
Резина	0,150
Рубероид	0,170
Сланец	2,100
Снег	1,500
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб.м, 15% влажности)	0,150
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности)	0,230
Сталь	52,0
Стекло	1,150
Стекловата	0,050
Стекловолокно	0,036
Стеклотекстолит	0,300
Стружки — набивка	0,120
Тефлон	0,250
Толь бумажный	0,230
Цементные плиты	1,920
Цемент-песок раствор	1,200
Чугун	56,0
Шлак гранулированный	0,150
Шлак котельный	0,290
Шлакобетон	0,600
Штукатурка сухая	0,210
Штукатурка цементная	0,900
Эбонит	0,160

Шаг 4: Сравниваем. Таблица теплопроводности утеплителей

В таблице приводится сравнение утеплителей по теплопроводности заявленной производителями и соответствующие ГОСТам:

Наименование материала	Коэффициент теплопроводности Ват/м2
Пенопласт	0.03
Минвата	0,049-0,6
Пенофол	0,037-0,049
Пеноизол	0,21-0,24
Пеностекло	0.08
Пенополиуретан (ППУ)	0.02
Эковата (целюлоза)	0.04

Сравнительная таблица теплопроводности строительных материалов, которые не принято считать утеплителями:

Наименование материала	Коэффициент теплопроводности Ват/м2
Бетон	1.51
Гранит	3.49
Мрамор	2.91
Сталь	58

Показатель теплопередачи лишь указывает на скорость передачи тепла от одной молекуле к другой. Для реальной жизни этот показатель не так важен. А вот без теплового расчета стены не обойтись. Сопротивление теплопередаче — величина обратная теплопроводности. Речь идет о способности материала (утеплителя) задерживать тепловой поток. Чтобы рассчитать сопротивление теплопередаче нужно разделить толщину на коэффициент теплопроводности. На примере ниже показан расчет теплового сопротивления стены из бруса толщиной 180 мм.

Как видно, теплосопротивление такой стены составит 1,5. Достаточно? Это зависит от региона. В примере показан расчет для Красноярска. Для этого региона нужный коэффициент сопротивления ограждающих конструкций установлен на уровне 3,62. Ответ ясен. Даже для Киева, который намного южнее данный показатель равняется 2,04.

А значит, способности деревянного дома сопротивляться потере тепла недостаточно. Необходимо утепление, а уже, каким материалом — рассчитывайте по формуле.

Сопротивление теплопередаче стеклопакета

Насколько эффективно окна будут выполнять теплозащитную функцию, профессионалы устанавливают при помощи специальных расчетов. Качество теплоизолирующих свойств стеклопакета, в соответствии с ГОСТ 26602.1-99, 24866-99 определяет такой показатель, как сопротивление теплопередаче .

Как проводится измерение показателя (сопротивления теплопередаче коэффициента R0)

Потери тепла иногда количественно определяются с точки зрения теплосопротивления стеклопакета или коэффициента сопротивления теплопередаче R0. Это значение, обратное коэффициенту теплопередачи U. R = 1/U (при переводе Европейских коэффициентов U в Российские R0 не следует забывать, что наружные температуры, используемые для расчетов, сильно отличаются).

В свою очередь, коэффициент теплопередачи U, характеризует способность конструкции передавать тепло. Физический смысл ясен из его размерности. U = 1 Вт/м2С – поток тепла в 1 Ватт, проходящий через кв. метр остекление при разнице температуры (снаружи и внутри) в 1 градус по Цельсию (В Европейских странах коэффициент теплопроводности остекления рассчитывается согласно EN 673). Чем меньше получаемое в результате число, тем лучше теплоизоляционная функция светопрозрачной конструкции.

В результате этот показатель характеризует не только конкретную функцию теплозащиты, но и качество всего производственного процесса, и качество готового продукта. Эту величину рекомендуется держать под контролем и измерять регулярно – и на различных этапах изготовления, и, с особой тщательностью, на готовых образцах продукции.

Как показатель влияет на выбор стеклопакета?

В каждом регионе, а также в крупных городах нашей страны действуют определенные строительные нормы, в которых указаны требуемые показатели R0тр для стеклопакета строительного назначения. В первую очередь, на них должны ориентироваться застройщики. Но практика показывает, что эти правила соблюдаются далеко не всегда. Поэтому для удобства выбора оконных конструкций STiS мы подготовили специальную таблицу с указанием сопротивления стеклопакетов теплопередаче. Ознакомившись с ней, вы можете убедиться, насколько высоко качество нашей продукции по этому показателю, а также определиться с подходящей конструкцией для остекления своего помещения.

Формула стеклопакета 1	Приведенное сопротивление теплопередаче, м2×°С/Вт
4М1-12-4М1	0,30
4М1-Аг12-4М1	0,32
4M1-16-И4	0,59
4M1-Ar16-И4	0,66
4M1-10-4M1-10-4M1	0,47
4M1-12-4M1-12-4M1	0,49
4M1-Ar10-4M1-Ar10-4M1	0,49
4M1-Ar12-4M1-Ar12-4M1	0,52
4M1-12-4M1-12-И4	0,68
4M1-16-4M1-16-И4	0,72
4M1-Ar6-4M1-Ar6-И4	0,64
4M1-Ar10-4M1-Ar10-И4	0,71
4M1-Ar12-4M1-Ar12-И4	0,75
4М1-Аr16-4М1-Аr16-И4	0,80
4SPGU-14S-4M1-14S-4M1 Теплопакет 2.0	0,82
4SPGU-16S-4M1 Теплопакет 2.0	0,57

Приведенное сопротивление теплопередаче для стеклопакетов указано с учетом всех технологических и производственных особенностей наших продуктов – использования мультифункциональных и низкоэмиссионных стекол, заполнения междустекольного пространства аргоном – газом с низкой теплопроводностью, применения в конструкциях фирменной теплой дистанционной рамки, специальных герметизирующих материалов, солнцезащитного, энергосберегающего покрытий и иных прогрессивных элементов и комплектующих.

1. Расшифровку обозначений формул стеклопакета можно посмотреть здесь.

Требования к термоизоляции

Чтобы теплоизоляционный слой в полной мере справился с возложенной на него функцией и не нанес какого бы то ни было вреда, он должен отвечать ряду требований:

материал должен обладать низким коэффициентом теплопроводности. У хороших современных утеплителей это значение лежит в пределах 0,030 – 0,042.

Материал утеплителя должен быть стоек с резким перепадам температур.

Низкая гигроскопичность (способность впитывать атмосферную влагу) – одно из самых важных условий.

Пожаробезопасность и стойкость к агрессивному воздействию окружающей среды – материал должен быть невосприимчив к кислой или щелочной среде, к реакциям с металлами или их химическими производными.

Утеплитель должен обладать хорошими экологическими качествами, при этом не должен являться благоприятной средой для появления, развития, питания различных биологических форм жизни (бактерии и грибки, плесень и мох, насекомые и грызуны).

Материал должен быть достаточно плотным, удерживающим свою форму.

Толщина слоя должна гарантированно обеспечивать необходимый уровень термоизоляции. Зависит это, в основном, от строительного материала стен строения.

Для средней полосы России рассчитаны примерные нормы таких слоев (при применении в качестве утеплителя минеральной ваты):

Бетонные стены толщиной 230 мм и выше потребуют утепления толщиной не менеее 150 мм.

Стены из силикатного кирпича, красного обожжённого или пустотного кирпича толщиной 510 мм должны иметь утепление 100 мм.

Такой же слой утеплителя – 100 мм, следует употребить для стен, выстроенных из деревянного хвойного бруса толщиной 150 мм.

Слоем утеплителя в 50 мм можно обойтись лишь при условии, если брус, пошедший на строительство деревянных стен, имеет толщину не менее 200 мм.

Кроме слоя утеплителя для стен под сайдинг, хорошая термоизоляция стен должна предусматривать ветрозащиту, которая одновременно будет роль и гидроизоляции – не позволит атмосферной влаге впитываться в утеплительный слой.

Здесь, правда, есть нюансы. Если использовать обычную водонепроницаемую пленку, то это может привести почти к противоположному эффекту – образующийся у стен строения пар не будет иметь выхода, что со временем неизбежно повлечет промокание утеплителя, что значительно снизит его изолирующие качества.

Таким образом, материал должен быть диффузным: защищать снаружи от ветра и воды, но в то же время – не препятствовать выходу пара изнутри.

Факторы, влияющие на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:

При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.

Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.

Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.

Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться

Температура материала

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Еще одна хорошая новость: СИП-панели

СИП-панели теплее, чем это требуется по ГОСТам, поэтому дома из них не нужно дополнительно утеплять. Рассмотрим тот же самый домик 8,12х9,25 метров, но сделанный из СИП-панелей. Обычно стены делают из панелей с толщиной утеплителя 150, а перекрытия — 200 мм. Кроме утеплителя каждая панель содержит 2 слоя OSB-фанеры толщиной 12 мм, которые также дают свой вклад в теплосопротивление. Коэффициент теплопроводности для ППС-утеплителя равен 0,041 Вт*м/град, для OSB — 0,18 Вт*м/град, поэтому Rстен=0,15/0,041+2х0,012/0,18=3,79, Rпер=0,2/0,041+2х0,012/0,18=5,01. Позже мы еще учтем отделку, которая увеличивает R и внутренний деревянный каркас, который уменьшает R. Площадь стен мы сразу возьмем за вычетом окон и наружной двери, а сами окна возьмем более теплыми с коэффициентом R=0,7. В результате при -30 градусах за окном мы получим:

Qстен = 50х(192,5-21,3)/3,79 = 50х45,17 = 2259 Вт (32%)

Qпер  = 50х2х75/5,01 = 50х29,94 = 1497 Вт (22%)

Qокон = 50х21,3/0,7 = 50х30,43 = 1521 Вт (22%)

Qвент = 50х100/2,98 = 50х33,56 = 1678 Вт (24%)

Qоб    = 50х139,1 = 6955 Вт (100%)

Мы можем видеть, что разница температур везде идет первым множителем, т.е. если за окном теплее, то и энергии надо тратить меньше — пропорционально этой разнице. Теперь мы можем вместо таблицы для стандартного дома без окон и дверей написать новую — для дома из СИП-панелей с окнами и вентиляцией:

месяц	средн. темп	разница с +20	кВт	кВт*час в месяц
сентябрь	10,6	9,4	1,31	941
октябрь	4,0	16,0	2,23	1656
ноябрь	-2,4	22,4	3,12	2243
декабрь	-7,1	27,1	3,77	2805
январь	-10,7	30,7	4,27	3177
февраль	-9,7	29,7	4,13	2776
март	-4,5	24,5	3,41	2536
апрель	4,4	15,6	2,17	1562
май	11,8	8,2	1,14	849
ВСЕГО				18545

Дополнительные хитрости

Есть факторы, которые позволяют уменьшить теплопотери или затраты на отопление.

• Внутренняя отделка стен 2-мя слоями гипсокартона не только повышает пожаробезопасность, но и увеличивает теплосопротивление, делая стены на 4% теплее. Еще больший эффект даст любая внешняя облицовка стен (даже без утеплителя).
• Вентиляцию можно отключать в отсутствие жильцов.
• Увеличение толщины СИП-стен на 50 мм делает стены на 24% теплее, но требует немного больше денег при строительстве.

Есть и факторы, которые увеличивают теплопотери:

• Каркасная стена СИП-дома содержит внутри деревянные элементы, которые имеют более высокую теплопроводность. Это делает стены примерно на 9% холоднее.
• Самым плохим фактором могут быть сквозняки в районе входной двери и тамбура, но это уже тема другой публикации.